[發明專利]微開關器件及其制造方法

有效

• 申請號: 200810001293.X
• 申請日: 2008-01-17
• 公開（公告）號: CN101226856A
• 公開（公告）日: 2008-07-23
• 發明（設計）人: 阮俊英;中谷忠司;上田知史;米澤游;三島直之
• 申請（專利權）人: 富士通株式會社
• 主分類號: H01H59/00
• 分類號: H01H59/00;H01H49/00;B81B7/02;B81C1/00
• 代理公司: 隆天國際知識產權代理有限公司
• 代理人: 張龍哺

技術領域

本發明涉及一種通過MEMS技術制造的微開關器件。

背景技術

在無線通信設備(例如移動電話)技術領域中，為了獲得更高的性能，需要整合在設備中的部件越來越多，因此對尺寸更小的射頻(RF)電路的需求不斷增長。為了滿足這種需求，采用稱作微機電系統(以下稱作MEMS)的技術來減小構成電路的各種部件的尺寸。

這些部件中的一種為MEMS開關。MEMS開關是一種開關器件，包括基于MEMS技術以減小的尺寸制造的部件，例如包括：觸點對，機械地斷開和閉合，以進行開關操作；以及驅動機構，驅動觸點對進行機械開關操作，僅舉出幾個例子。與包括PIN二極管或者MESFET的開關器件相比，MEMS開關通常在斷開狀態下實現更好的隔離，而在閉合狀態下實現更低的插入損耗，特別是在對GHz量級的高頻信號進行開關操作時。這是因為斷開狀態是通過觸點之間的機械斷開動作來實現，而且機械開關產生的寄生電容更小。在專利文獻例如JP-A-2004-1186、JP-A-2004-311394、JP-A-2005-293918和JP-A-2005-528751中公開了MEMS開關。

圖25至圖29示出微開關器件X4作為傳統微開關器件的實例。圖25是微開關器件X4的平面圖，圖26是微開關器件X4的部分平面圖。圖27至圖29分別是沿著圖25中的線XXVII-XXVII、XXVIII-XXVIII以及XXIX-XXIX的剖視圖。

微開關器件X4包括基部襯底S4、固定部41、可移動部42、接觸電極43、接觸電極對44A、44B(在圖26中用點劃線表示)、驅動電極45以及驅動電極46(在圖26中用點劃線表示)。

如圖27至圖29所示，固定部41經由間隔層(partition?layer)47接合到基部襯底S4。固定部41和基部襯底S4由單晶硅形成，而間隔層47由二氧化硅形成。

如圖26和圖29所示，可移動部42包括固接端42a和自由端42b，固接端42a固定于固定部41，并且可移動部42設置為從固接端42a起沿著基部襯底S4延伸，且被縫48圍繞?？梢苿硬?2由單晶硅形成。

如圖26所示，接觸電極43靠近可移動部42的自由端42b。如圖27和圖29所示，接觸電極44A、44B都形成為部分地豎立在固定部41上，并且包括與接觸電極43相對的部分。經由內部連線(未示出)，接觸電極44A、44B連接到要開關的預定電路。接觸電極43、44A、44B由適當的導電材料形成。

如圖26所示，驅動電極45設置為在可移動部42以及固定部41的一部分上延伸。如圖28所示，驅動電極46包括接合到固定部41的兩個立柱(upright?post)以及連接兩個立柱的水平部分，從而跨設在驅動電極45上。此外，驅動電極46通過導體接地(未示出)。驅動電極45、46由適當的導電材料形成。

在這樣構造的微開關器件X4中，當向驅動電極45施加電勢時，則在驅動電極45、46之間產生靜電引力。當施加的電勢足夠高時，則沿著基部襯底S4延伸的可移動部42發生彈性變形，直到接觸電極43與接觸電極44A、44B相接觸。這就是微開關器件X4進入閉合狀態的方式。在閉合狀態下，接觸電極43充當接觸電極對44A、44B之間的電橋，由此允許電流在接觸電極44A、44B之間流過。這樣就可以實現例如高頻信號的接通(on)狀態。

另一方面，當微開關器件X4處于閉合狀態時，如果切斷給驅動電極45的電勢，就會消除驅動電極45、46之間的靜電引力作用，導致可移動部42恢復其自然狀態，從而使接觸電極43與接觸電極44A、44B分離。這就是微開關器件X4進入斷開狀態的方式，如圖27和圖29所示。在斷開狀態下，接觸電極對44A、44B電隔離，從而阻止電流在接觸電極44A、44B之間流過。這樣就可以實現例如高頻信號的關斷(off)狀態。

微開關器件X4的缺點是接觸電極43在朝著接觸電極44A、44B的方向上有較大的波動。